• Java集合框架总结（2）——Set接口的使用

    1、Set接口的使用

        Set集合里多个对象之间没有明显的顺序。具体详细方法请参考API文档（可见身边随时带上API文档有多重要），基本与Collection方法相同。只是行为不同（Set不允许包含重复元素）。

          Set集合不允许重复元素，是因为Set判断两个对象相同不是使用==运算符，而是根据equals方法。即两个对象用equals方法比较返回true，Set就不能接受两个对象。

    01 public class TestSet
    02 {
    03     public static void main(String[] args)
    04     {
    05         Set<String> books = new HashSet<String>();
    06          
    07         //添加一个字符串对象
    08         books.add(new String("Struts2权威指南"));
    09          
    10         //再次添加一个字符串对象，
    11         //因为两个字符串对象通过equals方法比较相等，所以添加失败，返回false
    12         boolean result = books.add(new String("Struts2权威指南"));
    13          
    14         System.out.println(result);
    15          
    16         //下面输出看到集合只有一个元素
    17         System.out.println(books); 
    18     }
    19 }

       程序运行结果：

    false 
    [Struts2权威指南]

            说明：程序中，book集合两次添加的字符串对象明显不是一个对象（程序通过new关键字来创建字符串对象），当使用==运算符判断返回false，使用equals方法比较返回true，所以不能添加到Set集合中，最后只能输出一个元素。

            Set接口中的知识，同时也适用于HashSet、TreeSet和EnumSet三个实现类。

     

     

     

    2、HashSet类

              HashSet按Hash算法来存储集合的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

              HashSet的特点：

    （1）HashSet不是同步的，多个线程访问是需要通过代码保证同步 

    （2）集合元素值可以使null。

           HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等，并且两个对象的hashCode（）方法返回值也相等。

    01 //类A的equals方法总是返回true,但没有重写其hashCode()方法
    02 class A
    03 {
    04     public boolean equals(Object obj)
    05     {
    06         return true;
    07     }
    08 }
    09 //类B的hashCode()方法总是返回1,但没有重写其equals()方法
    10 class B
    11 {
    12     public int hashCode()
    13     {
    14         return 1;
    15     }
    16 }
    17 //类C的hashCode()方法总是返回2,并重写其equals()方法
    18 class C
    19 {
    20     public int hashCode()
    21     {
    22         return 2;
    23     }
    24     public boolean equals(Object obj)
    25     {
    26         return true;
    27     }
    28 }
    29 public class TestHashSet
    30 {
    31     public static void main(String[] args)
    32     {
    33         HashSet<Object> books = new HashSet<Object>();
    34         //分别向books集合中添加2个A对象，2个B对象，2个C对象
    35         books.add(new A());
    36         books.add(new A());
    37         books.add(new B());
    38         books.add(new B());
    39         books.add(new C());
    40         books.add(new C());
    41         System.out.println(books);
    42     }
    43 }



    程序运行结果：

    [B@1 ,  B@1 ,  C@2 ,  A@b5dac4 ,  A@9945ce]

               

    说明：

    （1）Object类提供的toString方法总是返回该对象实现类的类名+@+hashCode(16进制数）值，所以可以看到上面程序输出的结果。可以通过重写toString方法来输出自己希望的形式。

    （2）即使2个A对象通过equals比较返回true，但HashSet依然把它们当成2个对象；即使2个B对象的hashCode（）返回相同值，但HashSet依然把它们当成2个对象。即如果把一个对象放入HashSet中时，如果重写该对象equals（）方法，也应该重写其hashCode（）方法。其规则是：如果2个对象通过equals方法比较返回true时，这两个对象的hashCode也应该相同。

    hash算法的功能：

    它能保证通过一个对象快速查找到另一个对象。hash算法的价值在于速度，它可以保证查询得到快速执行。

    当需要查询集合中某个元素时，hash算法可以直接根据该元素的值得到该元素保存位置，从而可以让程序快速找到该元素。

    当从HashSet中访问元素时，HashSet先计算该元素的hashCode值（也就是调用该对象的hashCode（））方法的返回值），然后直接到该hashCode对应的位置去取出该元素。

    即也是快速的原因。HashSet中每个能存储元素的“曹位（slot）”通常称为“桶（bucket）”，如果多个元素的hashCode相同，但它们通过equals（）方法比较返回false，就需要一个“桶”里放多个元素，从而导致性能下降。

    继续深入研究HashSet：

              当向HashSet中添加一个可变对象后，并且后面程序修改了该可变对象的属性，可能导致它与集合中其他元素相同，这就可能导致HashSet中包含两个相同的对象。

    看下面程序：

    01 class R
    02 {
    03     int count;
    04     public R(int count)
    05     {
    06         this.count = count;
    07     }
    08     public String toString()
    09     {
    10         return "R(count属性:" + count + ")";
    11     }
    12     public boolean equals(Object obj)
    13     {
    14         if (obj instanceof R)
    15         {
    16             R r = (R)obj;
    17             if (r.count == this.count)
    18             {
    19                 return true;
    20             }
    21         }
    22         return false;
    23     }
    24     public int hashCode()
    25     {
    26         return this.count;
    27     }
    28 }
    29 public class TestHashSet2
    30 {
    31     public static void main(String[] args)
    32     {
    33         HashSet<R> hs = new HashSet<R>();
    34         hs.add(new R(5));
    35         hs.add(new R(-3));
    36         hs.add(new R(9));
    37         hs.add(new R(-2));
    38         //打印HashSet集合，集合元素是有序排列的
    39         System.out.println(hs);
    40         //取出第一个元素
    41         Iterator<R> it = hs.iterator();
    42         R first = (R)it.next();     //first指向集合的第一个元素
    43         //为第一个元素的count属性赋值
    44         first.count = -3;           //first指向的元素值发生改变，地址并没有改变，大家可以试着用Java内存分配机制（栈和堆)思考下。
    45         //再次输出count将看到HashSet里的元素处于无序状态
    46         System.out.println(hs);
    47         hs.remove(new R(-3));
    48         System.out.println(hs);
    49         //输出false
    50         System.out.println("hs是否包含count为-3的R对象？" + hs.contains(new R(-3)));
    51         //输出false
    52         System.out.println("hs是否包含count为5的R对象？" + hs.contains(new R(5)));
    53  
    54     }
    55 }


    程序运行结果：

    [R(count属性:5), R(count属性:9), R(count属性:-3), R(count属性:-2)] 
    [R(count属性:-3), R(count属性:9), R(count属性:-3), R(count属性:-2)] 
    [R(count属性:-3), R(count属性:9), R(count属性:-2)] 
    hs是否包含count为-3的R对象？false 
    hs是否包含count为5的R对象？false

           说明：程序重写了R类的equals（）和hashCode（）方法，这两个方法都是根据R对象的count属性来判断。从运行结果可以看出，HashSet集合中有完全相同元素，这表明两个元素已经重复，但因为HashSet在添加它们时已经把它们添加到了不同地方，所以HashSet完全可以容纳两个相同元素。至于第一个count为-3的R对象，它保存在count为5的R对象对应的位置（地址）。当向HashSet中添加可变对象时，必须十分小心。如果修改HashSet集合中的对象，有可能导致该对象与集合中其他对象相等，从而导致HashSet无法准确访问该对象。

           HashSet还有一个子类LinkedHashSet，LinkedHashSet集合也根据元素hashCode值来决定元素存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序，即当遍历LinkedHashSet集合元素时，HashSet将会按元素的添加顺序来访问集合里的元素。

    3、TreeSet类

           TreeSet是SortedSet接口的唯一实现，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态（元素是有序的）。

           TreeSet提供的几个额外方法：

         TreeSet提供的几个额外方法：

    Comparator comparator()： 返回当前Set使用的Comparator，或者返回null，表示以自然方式排序。

    Object first()：返回集合中的第一个元素。

    Object last()：返回集合中的最后一个元素。

    Objiect lower(Object e)：返回集合中位于指定元素之前的元素（即小于指定元素的最大元素，参考元素可以不是TreeSet的元素）。

    Object higher(Object e)：返回集合中位于指定元素之后的元素（即大于指定元素的最小元素，参考元素可以不需要TreeSet的元素）。

    SortedSet subSet(fromElement， toElement)：返回此Set的子集，范围从fromElement(包含大于等于）到toElement(不包含小于）。

    SortedSet headSet(toElement)：返回此Set的子集，由小于toElement的元素组成。

    SortedSet tailSet(fromElement)：返回此Set的子集，由大于或等于fromElement的元素组成。

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    01 public class TestTreeSetCommon
    02 {
    03     public static void main(String[] args)
    04     {
    05         TreeSet<Integer> nums = new TreeSet<Integer>();
    06         //向TreeSet中添加四个Integer对象
    07         nums.add(5);
    08         nums.add(2);
    09         nums.add(10);
    10         nums.add(-9);
    11         //输出集合元素，看到集合元素已经处于排序状态
    12         System.out.println(nums);
    13         //输出集合里的第一个元素
    14         System.out.println(nums.first());
    15         //输出集合里的最后一个元素
    16         System.out.println(nums.last());
    17         //返回小于4的子集，不包含4
    18         System.out.println(nums.headSet(4));
    19         //返回大于5的子集，如果Set中包含5，子集中还包含5
    20         System.out.println(nums.tailSet(5));
    21         //返回大于等于-3，小于4的子集。
    22         System.out.println(nums.subSet(-3 , 4));
    23     }
    24 }


    程序运行结果：

    [-9, 2, 5, 10] 
    -9 
    10 
    [-9, 2] 
    [5, 10] 
    [2]
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